JPH05155903A - シクロデキストリンの固定化方法 - Google Patents

シクロデキストリンの固定化方法

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JPH05155903A
JPH05155903A JP35008591A JP35008591A JPH05155903A JP H05155903 A JPH05155903 A JP H05155903A JP 35008591 A JP35008591 A JP 35008591A JP 35008591 A JP35008591 A JP 35008591A JP H05155903 A JPH05155903 A JP H05155903A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 カーボンブラックにCD(シクロデキストリ
ン)を化学結合させたCD固定化カーボンブラック及び
固定化方法の提供。 【構成】 カーボンブラックの有するカルボキシル基を
塩素化した後、ジアミン類と反応させ、次いでCD誘導
体と反応させること、カーボンブラックをジイソシアネ
ート類と反応させた後、CD又はCD誘導体と反応させ
ること、カーボンブラックをジカルボン酸ハロゲン化物
と反応させた後に、又は、これをアジド基にした後にC
D又はCD誘導体と反応させること、カーボンブラック
をジカルボン酸ハロゲン化物と反応させた後カルボン酸
にして得られた化合物とCDあるいはCD誘導体を反応
させるか、又は前記カルボン酸にして得られた化合物の
アルカリ金属塩とCD誘導体を反応させること、または
カーボンブラックをアルキルオキシラン塩化物と反応さ
せた後、CD又はCD誘導体と反応させるCDの固定化
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシクロデキストリンの固
定化方法に関し、詳しくは無機質単体、特にカーボンブ
ラックにシクロデキストリンを固定化する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】シクロデキストリン(以下CDと略記す
る)は、その環状空洞内に種々の有機系化合物を取りこ
み包接化合物を形成し、これらの化合物は近年吸着・分
離剤として利用されている。しかしながら、CDはそれ
自身水溶性であり、特定の有機溶媒のみに溶解するもの
であるため、種々の系から化合物を包接して単離するこ
とは困難である。
【0003】このような問題を解決する1つの方法とし
て、無機物質にCDを化学結合させることにより、不溶
性とし、かつ取り扱い容易な吸着・分離剤として利用す
る方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の無機物質として
シリカを用いることについては一般に知られているもの
の、その他の無機物質とCDとの化学結合については未
だ十分な研究はなされていない。特に、カーボンブラッ
クはその巨大な表面積および特異な表面により多くの用
途を有しており、これとCDを結合させることにより予
期した以上の効果が期待されることは想像に難くない。
【0005】従って、本発明の目的は、カーボンブラッ
クにCDを化学結合させたCD固定化カーボンブラック
を提供すること、及びカーボンブラックにCDを固定化
する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は前記課題に
鑑みて、鋭意研究の結果、本発明の上記目的は、カーボ
ンブラックの有するカルボキシル基を塩素化した後、ジ
アミン類と反応させ、次いでシクロデキストリン誘導体
と反応させることを特徴とするシクロデキストリンの固
定化方法、カーボンブラックをジイソシアネート類と反
応させた後、シクロデキストリン又はシクロデキストリ
ン誘導体と反応させることを特徴とするシクロデキスト
リンの固定化方法、カーボンブラックをジカルボン酸ハ
ロゲン化物と反応させた後に、又は、これを更にアジド
基にした後にシクロデキストリン又はシクロデキストリ
ン誘導体と反応させることを特徴とするシクロデキスト
リンの固定化方法、カーボンブラックをジカルボン酸ハ
ロゲン化物と反応させた後カルボン酸にして得られた化
合物とシクロデキストリンあるいはシクロデキストリン
誘導体を反応させるか、又は前記カルボン酸にして得ら
れた化合物のアルカリ金属塩とシクロデキストリン誘導
体を反応させることを特徴とするシクロデキストリンの
固定化方法、カーボンブラックをアルキルオキシランハ
ロゲン化物と反応させた後、シクロデキストリン又はシ
クロデキストリン誘導体と反応させることを特徴とする
シクロデキストリンの固定化方法、又は、カーボンブラ
ックをアルキルオキシランハロゲン化物と反応させ、こ
のエポキシ基を開環させた後、シクロデキストリン又は
シクロデキストリン誘導体と反応させることを特徴とす
るシクロデキストリンの固定化方法、により達成される
ことを見出した。
【0007】以下に本発明を更に具体的に説明する。
【0008】本発明に用いられるCDとしてはグルコー
ス単位が6,7及び8個からなるα,β及びγ−シクロ
デキストリンがいずれも使用可能である。
【0009】また、CD誘導体としては、以下のものが
挙げられる。 (1)カーボンブラックとジイソシアネート類との反応
生成物との反応に用いることのできるCD誘導体、また
はカーボンブラックにジカルボン酸ハロゲン化物を反応
させ、これをカルボン酸に置換して得られた生成物との
反応に用いることのできるCD誘導体であり、下記のも
のが挙げられる。 少なくとも−OH基を1個有するCD誘導体。
【0010】
【化1】
【0011】 エチレン又はエチレンオキシ鎖で腕を
伸ばし、末端に−OH基を少なくとも1個有するCD誘
導体。
【0012】
【化2】
【0013】(2)カーボンブラックにジカルボン酸ハ
ロゲン化物を反応させた後カルボン酸にして得られた化
合物をアルカリ金属塩とした化合物、又はカーボンブラ
ックの有するカルボキシル基を塩素化した後、ジアミン
類と反応させて得られる生成物との反応に用いることの
できるCD誘導体であり下記のものが挙げられる。 少なくとも脱離基であるTsO−あるいはハロゲン
基(例えばI−基)を1個有するCD誘導体。
【0014】
【化3】
【0015】 エチレン又はエチレンオキシ鎖で腕を
伸ばし、末端に脱離基を少なくとも1個有するCD誘導
体。
【0016】
【化4】
【0017】(3)カーボンブラックとジカルボン酸ハ
ロゲン化物の反応物をアジド基に置換した反応物、カー
ボンブラックとアルキルオキシランハロゲン化物の反応
物、又は、このエポキシ基を開環させた反応物との反応
に用いることのできるCD誘導体であり下記のものが挙
げられる。 (1)で用いることのできるCD誘導体。 少なくとも−NH2 基を1個有するCD誘導体。
【0018】
【化5】
【0019】 エチレン又はエチレンオキシ鎖で腕を
伸ばし、末端にアミノ基を少なくとも1個有するCD誘
導体。
【0020】
【化6】
【0021】本発明で用いられるカーボンブラックは、
通常用いられるものであればいずれも使用可能である
が、天然ガスないし液状炭化水素の不完全燃焼または熱
分解によって得られる黒色微粉末で主成分はコロイド範
囲1〜500mμの平均粒子直径をもつものが好ましく用い
られ、特にチャネルブラックが水酸基、カルボキシル基
を表面に多数有しており好ましく用いられる。
【0022】本発明に用いられるジイソシアネート類と
してはOCN−(CH2 )x −NCOで表わされるもの
が好ましく用いられ、ここでxは2〜10の範囲の整数
のものが用いられる。また、ジカルボン酸ハロゲン化物
としてはXOC−(CH2 )y −COX(Xはハロゲン
原子を表わす)で表わされるものが好ましく用いられ、
ここではyが0〜10のものが用いられる。また、ジイソ
シアネート類、ジカルボン酸ハロゲン化物はいずれも芳
香族化合物も包含する。
【0023】本発明において用いられるジカルボン酸ハ
ロゲン化物、アルキルオキシランハロゲン化物として
は、好ましくは各々の塩化物、臭化物、沃化物が用いら
れる。
【0024】以下に本発明のCD固定化方法の具体的反
応例を挙げる。
【0025】
【化7】 上記反応は具体的には以下のように行なうことができ
る。尚、各番号は前記各々の反応例に示す番号に対応し
ている。
【0026】(A)乾燥させたカーボンブラックを塩化
チオニル中で窒素雰囲気下12時間還流する。その後放冷
し、濾過後、脱水アセトンでよく反応カーボンブラック
を洗浄する。そして減圧乾燥することで表面カルボキシ
ル基を塩素化して反応物(イ)を得る。
【0027】次いで得られた反応物(イ)を脱水DMS
O(あるいはDMF)中でヘキサメチレンジアミン(x
=6)と窒素気流下40〜50℃で約24時間攪拌させる。反
応終了後濾過し、メタノールで洗浄し、反応カーボンブ
ラックはメタノール中で約24時間還流させる。その後放
冷し濾過し、減圧下80〜90℃で乾燥させて反応物(ロ)
を得る。 ヘキサメチレンジアミン担持量;約 300μモル/カーボ
ンブラック1g
【0028】更に反応物(ロ)を脱水DMSO(あるい
はDMF)中でモノトシル−β−CD(あるいはモノア
イオド−β−CD,n=7)と90〜 100℃で約72時間攪
拌させる。反応終了後放冷、濾過し、反応カーボンブラ
ックを熱水で洗浄する。その後80〜90℃で減圧乾燥させ
てCD固定化カーボンブラック(ハ)を得る。 CD固定量;約 200μモル/カーボンブラック1g
【0029】
【化8】
【0030】
【化9】
【0031】
【化10】
【0032】
【化11】
【0033】
【化12】
【0034】
【化13】
【0035】
【化14】
【0036】
【化15】 上記反応は具体的には以下のように行なうことができ
る。尚、各番号は前記各々の反応例に示す番号に対応す
る。
【0037】(B) (1)−1 脱水DMSO(あるいはDMF)中にカー
ボンブラック及びヘキサメチレンジイソシアネート(H
MDI)(x=6)を加え、窒素気流下90〜 100℃で約
72時間攪拌させる。反応終了後、濾過し、脱水アセトン
で反応カーボンブラックをよく洗浄する。その後減圧乾
燥し、反応物 [1] を得る。 HMDI担持量;約 250μモル/カーボンブラック1g
【0038】次いで脱水DMSO(あるいはDMF)に
溶解したβ−CD(n=7)をゆっくり滴下する(窒素
気流下)。その後室温にて約48時間攪拌する。反応終了
後濾過しCD−カーボンブラックを濾別しメタノール中
で約12時間還流し残イソシアネート基をつぶし濾過を行
ない減圧乾燥させて、CD固定化カーボンブラック
[2] を得る。 CD固定量;約80μモル/カーボンブラック1g
【0039】(1)−2 カーボンブラックを脱水DM
SO(あるいはDMF)中でヘキサメチレンジイソシア
ネート(x=6)と窒素気流下40〜50℃で約36時間攪拌
させる。反応終了後濾過し、メタノールで洗浄し、反応
カーボンブラックはメタノール中で約12時間還流させ
る。その後放冷し濾過、減圧下80〜90℃で乾燥させる。
(ヘキサメチレンジイソシアネート担持量;約 300μモ
ル/カーボンブラック1g)得られた反応物を脱水DM
SO(あるいはDMF)中でβ−CDと90〜 100℃で約
72時間攪拌させ、反応終了後放冷濾過し、反応カーボン
ブラックを熱水で洗浄する。その後80〜90℃で減圧乾燥
させる。 CD固定量;約 220μモル/カーボンブラック1g
【0040】(2) 上記合成例(1)におけるヘキサ
メチレンジイソシアネートにかえて、アジピン酸ジクロ
ライド(y=4)を用いた以外は同様にして、反応物
[1] に相当する反応物 [3] を得、更に反応物 [3]
を用いて同様にしてCD固定化カーボンブラック [4]
を得る。 反応物 [3] のアジピン酸ジクロライド担持量;約 250
μモル/カーボンブラック1g CD固定量;約70μモル/カーボンブラック1g
【0041】(3) 上記合成例(2)と同様にカーボ
ンブラック−アジピン酸ジクロライド反応物 [3] を
得、脱水DMSO(あるいはDMF)中に上記反応物
[3] を分散させ、窒素気流下0〜5℃で同DMSO
(あるいはDMF)に溶解した。これにモノアミノ−β
−CD(n=7)をゆっくり滴下する。滴下終了後室温
にて約48時間攪拌する。反応終了後濾過し、CD−カー
ボンブラックを濾別し、その後 せ、CD固定化カーボンブラック [5] を得る。 モノアミノCD固定量;約 100μモル/カーボンブラッ
ク1g
【0042】(4) 上記合成例(2)と同様にカーボ
ンブラック−アジピン酸ジクロライド反応物 [3] を
得、該反応物 [3] を水中に分散させ 100℃で24時間攪
拌する。反応終了後反応カーボンブラックを濾別、アセ
トンで繰り返し洗浄し80〜90℃で減圧乾燥して反応物
[6] を得る。
【0043】脱水ピリジン中に上記反応物 [6] を分散
し、そこにDCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)
を添加し、さらに室温で同ピリジンに溶解したβ−CD
(n=7)を滴下する。滴下終了後、還流下48時間攪拌
する。反応終了後、反応カーボンブラックを濾別し、繰
り返し水洗を行ない、80〜90℃で減圧乾燥してCD固定
化カーボンブラック [7] を得る。 CD固定量;約50μモル/カーボンブラック1g
【0044】(5) 上記合成例(4)と同様にして、
反応物 [6] を得る。該反応物 [6]を5N−KOH水
溶液中に分散させ70〜80℃下で12時間攪拌する。反応終
了後、反応カーボンブラックを濾別し、脱水メタノール
で繰り返し洗浄し80〜90℃で減圧下乾燥して反応物
[8] を得る。
【0045】脱水DMSO(あるいはDMF)中に反応
物 [8] を分散させ、窒素気流下室温において同DMS
O(あるいはDMF)に溶解したモノトシル−β−CD
(あるいはモノアイオド,n=7)を滴下する。滴下終
了後90〜 100℃で48時間反応させる。
【0046】反応終了後放冷し、反応カーボンブラック
を濾別、熱水で繰り返し洗浄し80〜90℃で減圧下乾燥し
てCD固定化カーボンブラック [9] を得る。 CDの固定量;約90μモル/カーボンブラック1g
【0047】(6) 上記合成例(2)におけると同様
に反応物 [3]を得る。THF中に反応物 [3] を分散
させ、ナトリウムアジド(NaN3 )水溶液を0〜5℃
下で滴下する。滴下終了後、同温度下で24時間攪拌し、
反応終了後、反応カーボンブラックを濾別し、氷冷水で
繰り返し洗浄後80〜90℃で減圧乾燥して反応物 [10] を
得る。
【0048】脱水DMSO中に得られた反応物 [10] を
分散させ、同DMSOに溶解したモノアミノβ−CD
(n=7)を室温で滴下し、滴下終了後 120〜 130℃で
24時間反応させる。反応終了後、反応カーボンブラック
を濾別し、さらにメタノール中で還流(約24時間)させ
る。その後濾過し80〜90℃で減圧下乾燥してCD固定化
カーボンブラック [11] を得る。 モノアミノCD固定量;約 100μモル/カーボンブラッ
ク1g
【0049】(7) 上記合成例(6)において、モノ
アミノβ−CD(n=7)を用いるかわりにβ−CDを
用いた以外は同様にしてCD固定化カーボンブラック
[12] を得る。 CD固定量;約 100μモル/カーボンブラック1g
【0050】(8) 5N−NaOH水溶液中にカーボ
ンブラックを分散し、室温でクロロメチルオキシランを
加える。添加後 140〜 150℃で24時間攪拌し、反応終了
後反応カーボンブラックを濾別繰り返し水洗し、80〜90
℃で減圧乾燥させて反応物 [13] を得る。 クロロメチルオキシラン担持量;約 200μモル/カーボ
ンブラック1g
【0051】脱水ピリジン中に反応物 [13] を分散し、
室温で同ピリジンに溶解したβ−CD(n=7)を滴下
し、滴下終了後還流下24時間攪拌する。反応終了後、反
応カーボンブラックを濾別し、水、メタノールで繰り返
し洗浄し80〜90℃で減圧乾燥させてCD固定化カーボン
ブラック[14] を得る。 β−CD固定量;約50μモル/カーボンブラック1g
【0052】(9) 上記合成例(8)において、β−
CDを用いるかわりにモノアミノβ−CDを用いた以外
は同様にしてCD固定化カーボンブラック [15] を得
る。 モノアミノ−β−CD固定量;約70μモル/カーボンブ
ラック1g
【0053】(10)−1 反応物 [13] を希塩酸中70〜
80℃下で約12時間攪拌させ、放冷後濾過、よくメタノー
ルで洗浄し、減圧下乾燥させ反応物 [16] を得る(エポ
キシ開環量約 100%)。これを反応例(8)の [14] の
合成と同様にして、反応物[17] を得る。 CD固定量;約60μモル/カーボンブラック1g
【0054】(10)−2 (10)−1と同様にして反応
物 [16] を得た後、これを(10)−1のβ−CDをモノ
アミノβ−CDにかえた以外は同様にして反応物 [18]
を得る。 アミノ−CD固定量;約80μモル/カーボンブラック1
g 尚、上記各担持量及び固定量は元素分析値より求めた。
【0055】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、カーボンブラックにCDを化学結合させた、CD固
定量においても満足しうるCD固定化カーボンブラック
を得ることができ、また、カーボンブラックにCDを固
定化する方法を提供することができる。
【0056】更にCDをカーボンブラックに固定化する
ことで、その包接作用を利用して、不溶性の分離・吸着
剤を得ることもできる。
【0057】カーボンブラックの水酸基は、活性化シリ
カゲルのシラノール基に比べ安定しているので、活性シ
リカゲルに比べカーボンブラックに未反応の水酸基があ
ったとしても、水溶液中での長期安定性に優れている。
又、強酸や強アルカリ中でも安定して存在する。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カーボンブラック表面にシクロデキスト
    リンを結合させてなるシクロデキストリン固定化カーボ
    ンブラック。
  2. 【請求項2】 カーボンブラックの有するカルボキシル
    基を塩素化した後、ジアミン類と反応させ、次いでシク
    ロデキストリン誘導体と反応させることを特徴とするシ
    クロデキストリンの固定化方法。
  3. 【請求項3】 カーボンブラックをジイソシアネート類
    と反応させた後、シクロデキストリン又はシクロデキス
    トリン誘導体と反応させることを特徴とするシクロデキ
    ストリンの固定化方法。
  4. 【請求項4】 カーボンブラックをジカルボン酸ハロゲ
    ン化物と反応させた後に、又は、これを更にアジド基に
    した後に、シクロデキストリン又はシクロデキストリン
    誘導体と反応させることを特徴とするシクロデキストリ
    ンの固定化方法。
  5. 【請求項5】 カーボンブラックをジカルボン酸ハロゲ
    ン化物と反応させた後カルボン酸にして、得られた化合
    物とシクロデキストリンあるいはシクロデキストリン誘
    導体を反応させるか、又は前記カルボン酸にして得られ
    た化合物のアルカリ金属塩とシクロデキストリン誘導体
    を反応させることを特徴とするシクロデキストリンの固
    定化方法。
  6. 【請求項6】 カーボンブラックをアルキルオキシラン
    ハロゲン化物と反応させた後、シクロデキストリン又は
    シクロデキストリン誘導体と反応させることを特徴とす
    るシクロデキストリンの固定化方法。
  7. 【請求項7】 カーボンブラックをアルキルオキシラン
    ハロゲン化物と反応させ、このエポキシ基を開環させた
    後シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体と
    反応させることを特徴とするシクロデキストリンの固定
    化方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10511889A (ja) * 1994-12-15 1998-11-17 キャボット コーポレイション 炭素質化合物を含有するゲル組成物

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